入門 AlSi10Mgパウダー
AlSi10Mgは、積層造形や3Dプリンティング用途で広く使用されているアルミニウム合金粉末です。強度、軽量特性、熱特性、耐腐食性などの優れた組み合わせを提供します。
AlSi10Mgパウダーの主な特徴：
- 高い強度対重量比
- 良好な熱伝導性
- 優れた耐食性
- 複雑な形状に最適
- 様々なAMプロセスに対応
AlSi10Mg 粉末は、航空宇宙、自動車、医療、工業の各分野で、軽くて丈夫な金属部品の印刷に使用できます。その特性は、ブラケット、ハウジング、熱交換器、マニホールドなどの用途に適しています。
このガイドでは、AlSi10Mg粉末の組成、特性、用途、加工、サプライヤーについてご理解いただくために、技術的な概要を説明しています。
組成と粉体特性
AlSi10Mgは、マグネシウムを主合金元素とするアルミニウム-シリコン合金に属する。代表的な組成範囲は以下の通りです：
| エレメント | 組成範囲 |
|---|---|
| アルミニウム（Al） | バランス |
| ケイ素 (Si) | 9-11% |
| マグネシウム (Mg) | 0.2-0.45% |
| 鉄（Fe） | <0.55% |
| 銅（Cu） | <0.05% |
| マンガン (Mn) | <0.45% |
| その他 | 各 < 0.05% |
| 不純物 | <0.15% |
AlSi10Mg粉末に含まれる高いケイ素含有量は、析出硬化によって強度と硬度を高めます。マグネシウムは転位の動きを制御して強度を与えます。
AlSi10Mg粉末の主な特徴：
- 粒子の形状：主に球形
- 粒子径：15～45ミクロン
- 見掛け密度：～2.7 g/cc
- 流動性：良好
- 真球度：高い
粒度分布は選択的レーザー溶融用途に最適化されている。パウダーは流動性が良く、高密度であるため、スムーズなパウダーベッドスプレッディングをサポートします。
AlSi10Mg部品の用途
AlSi10Mgは、その高い強度対重量比、熱特性、耐食性により、航空宇宙、自動車、工業分野で広く使用されている。
代表的な用途は以下の通り：
| 申し込み | コンポーネント |
|---|---|
| 航空宇宙 | ブラケット、ストリンガー、リブ、インペラー |
| 自動車 | コネクティングロッド、マウント、ハウジング |
| インダストリアル | 熱交換器、マニホールド、バルブ、工具 |
| メディカル | 整形外科用インプラント、人工装具 |
| マリン | プロペラ、ラダー、バラストタンク |
AlSi10Mgは、ブラケットやハウジングのような軽量構造を可能にし、自動車の部品重量を削減する。また、AMによるマニホールドのような複雑な部品の統合も可能です。この材料は、医療用インプラントの生体適合性があります。
仕様と規格
AlSi10Mg粉末および部品は、航空宇宙および工業規格に従った組成および機械的特性の仕様を満たさなければならない。
主な規格は以下の通り：
- ASTM F3055 - 粉末床溶融法を用いたAlSi10Mgの積層造形に関する標準仕様書
- ASTM B26/B26M - アルミニウム合金砂型鋳物の標準仕様書
- ISO 21404:2019 - 積層造形 - 一般原則 - 購入AM部品に対する要求事項
ASTM F3055は、組成、加工、引張特性、その他の基準をカバーしている。最小引張強度は310MPaである。ISO 21404は、AM部品サプライヤーに対する要求事項を規定している。
設計上の考慮事項
AlSi10Mg部品は、一般的なAM設計の原則に従って設計されています：
- 軽量化のための形状の最適化
- アセンブリを単一部品に統合
- コンフォーマル冷却チャンネル
- 機能統合と部品統合を可能にする
加法設計はまた、以下を含む：
- 最小フィーチャサイズと肉厚の調整
- 急速な融解と凝固による残留応力の考慮
- 必要に応じてサポート体制を組み込む
厚い部分は、応力を緩和し、割れを防ぐために、熱間静水圧プレスが必要になる場合がある。CNC機械加工のような表面仕上げ加工は、重要なはめあいや寸法に使用することができます。
プロセスパラメーター
AlSi10Mg部品は、選択的レーザー溶融（SLM）と電子ビーム溶融（EBM）によって製造されるのが最も一般的である。
典型的なSLMプロセスパラメータ：
- レーザー出力: 100-400 W
- スキャン速度: 100-1000 mm/s
- 層厚：20～100μm
- ハッチの間隔50-200 μm
- ビルドプレートの温度150-200°C
EBMのプロセスパラメータ：
- ビーム出力: 1-10 kW
- ビーム速度：10,000～100,000 mm/s
- 層厚：50～200μm
- ビルドプレートの温度~700°C
SLMは粉末溶融にレーザーを使用し、EBMは電子ビームを使用する。SLMはより優れた表面仕上げと公差を生み出し、EBMはより高い造形速度を提供する。
サポートは、変形を防ぎ、残留応力を分散させるために使用される。熱間静水圧プレスは、両方のプロセスからAlSi10Mg部品の特性を向上させることができます。
後処理
AlSi10Mg部品の一般的な後処理工程：
- ストレス解消 - 残留応力を緩和する熱処理
- サポート解除 - 支持構造の除去
- 表面仕上げ - サンディング、研削、CNC機械加工
- 熱処理 - 強度を高める溶液熱処理とエージング
応力除去は印刷直後、支持体除去の前に行われる。溶体化処理は530～550℃で行われ、その後160～180℃でエージングが行われる。機械加工は、寸法精度と表面仕上げの要件を達成します。
などの追加工程がある：
- 熱間静水圧プレス（HIP）
- メッキ
- 研磨
- 陽極酸化処理
また、緻密化、耐食性、美観を向上させるために行うこともできる。
材料サプライヤー
AlSi10Mg粉末の評判の良いサプライヤーは以下の通りである：
| 会社概要 | 製品名 | 説明 |
|---|---|---|
| LPWテクノロジー | LPW AlSi10Mg | 球状粉末、良好な流動性 |
| サンドビック・オスプレイ | オスプレイ AlSi10Mg | 最適化された粒度分布 |
| カーペンター添加剤 | AlSi10Mg | AM用球状パウダー |
| GEアディティブ | LPW AlSi10Mg | 受託製造サービス |
| ホーガナス | アルメック89 | アトマイズ粉末 |
パウダーだけでなく、関連するAM印刷サービスを提供する企業もある。サプライヤーを選択する上で重要な要素は、パウダーの品質、一貫性、技術的専門知識、追加サービス、価格である。
AlSi10Mg粉末の価格は、注文量、品質、流通経路等によって$50-150/kgの範囲です。粒度分布が厳密に制御された高純度球状粉末はより高価になる傾向があります。
AlSi10Mgの長所と短所
AlSi10Mgの利点：
- 高い強度対重量比
- 優れた熱伝導性
- 良好な耐食性
- 溶接および機械加工が可能
- 生体適合性
制限：
- 高シリコンアルミニウム合金よりも低い最高使用温度
- 純アルミニウムより延性が低い
- 電解腐食に弱い
- 熱処理が必要
AlSi10Mgは特性のバランスが最も良いが、～250℃以上の高温用途には適さない。他の展伸Al合金より延性が低い。熱膨張係数を考慮した適切な設計が必要です。
正しいAlSi10Mg粉末サプライヤーの選択
AlSi10Mg粉末サプライヤーを選択する際に考慮すべき主な要因を以下に示します：
- 技術的専門知識 AM用アルミニウム合金粉末
- パウダーの品質と一貫性 バッチからバッチへ
- 粒度分布 AMプロセスに最適化
- 粉末形態 - 高い真球度と流動性
- 品質保証 - サンプリング、試験、認証
- 評判の高い顧客／ケーススタディ - 航空宇宙、医療、工業
- 付加価値サービス -コンサルティング、研究開発、受託製造
- 配送とサポート - リードタイム、出荷、カスタマーサービス
- 価格 - 見積もり価格対価値
厳格な品質管理と金属粉末の専門知識を持つ、AM粉末に特化したサプライヤーと協力すること。彼らの技術的知識を活用し、単に粉末を販売するのではなく、エンドツーエンドのソリューションを提供するサプライヤーを選びましょう。
金属AM用AlSi10Mg粉末：要点
- AlSi10Mg粉末でAMによる軽量・高強度部品を実現
- 優れた強度対重量比と熱特性
- 航空宇宙、自動車、工業用途に幅広く使用
- SLMとEBMは一般的な印刷方法である。
- 信頼できるサプライヤーを選ぶことが粉体品質の鍵
- AlSi10Mgは、機械的特性、溶接性、耐食性のバランスの取れたブレンドを提供する。
AlSi10Mgは、純AlとAl-Si鋳造合金の中間の特性を持つAM用の汎用アルミニウム合金です。適切なパラメータ最適化と後処理により、AlSi10Mg粉末は、金属積層造形による部品の複雑さと性能の限界を押し広げる道を提供します。
よくあるご質問
Q: AlSi10Mg粉末の典型的な化学組成は？
A: 典型的な組成は、アルミニウム89～91%、シリコン9～11%、マグネシウム0.2～0.45%、鉄0.55%未満です。その他の合金元素は微量に制限される。
Q: AlSi10Mgは熱処理が必要ですか？
A: はい、AlSi10Mg部品は、最適な強度を得るために、通常、応力除去後、530～550℃の溶体化熱処理と160～180℃の時効処理が必要です。
Q: AlSi10Mgの用途にはどのようなものがありますか？
A: 一般的な用途としては、航空宇宙用ブラケットやハウジング、自動車用マウント、熱交換器、高強度、熱伝導性、生体適合性を活かした医療用インプラントなどがある。
Q: AlSi10Mgにはどのような印刷方法が有効ですか？
A: 選択的レーザー溶融（SLM）と電子ビーム溶融（EBM）は、AlSi10Mgに使用される2つの主要な粉末溶融法です。
Q: AlSi10Mg部品の気孔率の問題は何が原因ですか？
A: 気孔率の主な原因は、不適切なSLM/EBMパラメータ、粉末の品質と拡散性の悪さ、プロセスの最適化不足です。熱間静水圧プレスは、気孔率を低減するためによく使用されます。
Q: なぜAlSi10Mgは高い真球度が重要なのですか？
A: 高い真球度は、粉末の流動性と充填密度を向上させます。そのため、粉末の広がりがスムーズで均一な溶融が可能となり、機械的特性の良い高密度部品が得られます。
Q: AlSi10Mg粉末の価格はいくらですか？
A: AlSi10Mg粉末のコストは、品質、ロットサイズ、サプライヤーのマージン、地域によって異なりますが、1kgあたり$50-150です。高い真球度と制御された粒度分布がコストを上昇させる。
